Desarrollos en acuicultura offshore y producción de energía renovable

Oct 3, 2024

A pesar de las sinergias prometedoras, se deben abordar varias preguntas y consideraciones para realizar su potencial.

La acuicultura offshore implica la cultivación de diversos organismos marinos, como peces, crustáceos, moluscos y plantas acuáticas, en el océano abierto, lejos de las regiones costeras de acuicultura tradicional. Este nuevo enfoque agrícola ofrece muchas oportunidades y un amplio espacio para la agricultura, con menos competencia de otras actividades humanas costeras, como el transporte marítimo, el turismo, la recreación, la conservación, el desarrollo urbano, entre otros.

Además, estos lugares alejados de la costa suelen tener una mejor calidad del agua y temperaturas más estables. Las olas y corrientes facilitan la dispersión y dilución de desechos, reducen la bioincrustación y previenen la degradación del ecosistema marino, a menudo asociada con granjas de acuicultura intensiva cerca de la costa.

Junto con la acuicultura offshore, ha habido un interés significativo, así como investigación y desarrollo, en aprovechar fuentes de energía renovable offshore, como la energía eólica, solar, de olas y de corrientes de marea. Actualmente, la energía eólica offshore es la principal contribuyente a la producción de energía renovable offshore, con una capacidad instalada acumulada global de 64.3 GW hasta 2022.

A nivel mundial, existe un fuerte compromiso para expandir aún más la producción de energía offshore. Por ejemplo, la Unión Europea se ha fijado un objetivo para 2050, buscando alcanzar 350 GW de energía eólica offshore y 188 GW de energías de olas y mareas. Sin embargo, las energías renovables offshore enfrentan desafíos debido a la naturaleza relativamente nueva de las tecnologías involucradas y a los duros entornos offshore en los que operan. El costo nivelado de electricidad (LCOE) generado a partir de fuentes renovables offshore sigue siendo relativamente alto. Se están realizando importantes inversiones, investigaciones y esfuerzos de desarrollo para reducir aún más los LCOEs.

Este artículo, resumido de la publicación original (Nguyen, H.P. y C.M. Wang. 2024. Avances en acuicultura offshore y producción de energía renovable. J. Mar. Sci. Eng. 2024, 12(9), 1679), discute las sinergias prometedoras entre la acuicultura offshore y la producción de energía renovable.

Mejoras en sistemas de jaulas/redes

La acuicultura pesquera tradicional cerca de la costa depende significativamente de sistemas de redes flotantes abiertas, con estructuras flotantes construidas a partir de tuberías de HDPE (polietileno de alta densidad) o marcos de acero galvanizado sostenidos por cajas flotantes de plástico. Estos sistemas de infraestructura se han utilizado en áreas con alturas de ola de hasta 3 metros. Sin embargo, se necesitan modificaciones e innovaciones en la infraestructura para la acuicultura offshore en condiciones marinas de mayor energía, y se están invirtiendo esfuerzos significativos en tres enfoques para la infraestructura de acuicultura pesquera offshore.

El primer enfoque es modificar los corrales de peces cercanos a la costa para aumentar su resistencia, rigidez y estabilidad para sobrevivir a las condiciones marinas offshore, aunque los cuellos y redes flotantes de HDPE tienden a deformarse significativamente. El segundo enfoque es sumergir los corrales de peces por debajo de la superficie del agua para evitar las fuertes olas de la superficie, especialmente durante tormentas. Estudios y ensayos están examinando el rendimiento estructural, las técnicas de sumersión y la salud de los peces en estados sumergidos.

El tercer enfoque para la acuicultura pesquera offshore es emplear grandes estructuras de marco rígido construidas con tuberías de acero o grupos de tuberías de HDPE. Este enfoque parece ser el método más adoptado en áreas offshore debido a la robustez de estas estructuras en entornos offshore severos, aunque los altos costos de infraestructura siguen siendo un problema para su adopción a gran escala.

Cultivo de algas

El cultivo de algas está recibiendo más atención debido a las amplias aplicaciones de muchas especies de macroalgas, como en las cocinas asiáticas, piensos para animales, cosméticos, productos farmacéuticos y fertilizantes. La infraestructura de cultivo de algas en sitios cercanos a la costa se considera comúnmente de baja tecnología, consistiendo en redes, cuerdas, pilotes de madera, marcos de bambú, boyas y anclajes en el lecho marino. Se están realizando esfuerzos continuos para examinar infraestructuras de cultivo de algas más robustas construidas de HDPE o incluso de acero para su despliegue offshore.

Optimizar la infraestructura de cultivo de algas y co-locarla con granjas de peces offshore están recibiendo atención como enfoques de reducción de costos. Además, co-localizarse con granjas de peces puede mejorar la sostenibilidad de estas granjas de acuicultura, ya que las algas pueden ayudar a eliminar el fósforo y el nitrógeno de los desechos de las jaulas de peces.

Energía eólica offshore

La energía eólica offshore ha experimentado un crecimiento rápido en las últimas décadas, con un aumento notable en la capacidad instalada acumulada de más de 700 veces de 2006 a 2022. Las tecnologías asociadas con la energía eólica offshore son relativamente maduras y se han comercializado a gran escala, especialmente para turbinas eólicas ancladas al fondo que son sostenidas por estructuras monopiloto, trípode o de armazón. Estas tecnologías pueden ser económicamente viables para aguas de hasta 60 metros de profundidad.

Para mayores profundidades, se están desarrollando turbinas eólicas flotantes para su despliegue; se encuentran en las fases iniciales de desarrollo, con despliegues y operaciones mínimas. Las turbinas eólicas flotantes constan de una estructura flotante y turbinas superiores. Dado que el diseño de la turbina es bastante estándar, el enfoque está en la estructura flotante. A medida que aumenta la profundidad del agua, las estructuras flotantes pueden tomar la forma de barcazas, semisumergibles, esparadores o plataformas de piernas tensadas. Se están realizando esfuerzos para llevar a cabo análisis más refinados y optimizaciones estructurales de las estructuras flotantes y sus sistemas de anclaje para mejorar la seguridad y reducir costos.

Energía solar

Las instalaciones solares flotantes se utilizan en aguas tranquilas, como lagos y embalses, pero también hay interés en aprovechar la energía solar del océano, donde la infraestructura solar debe resistir fuertes olas y corrientes de agua. Se han propuesto dos enfoques: uno utiliza un marco semi-sumergible robusto para soportar paneles fotovoltaicos (PV), mientras que el otro utiliza una gran membrana sostenida por estructuras de HDPE, lo que permite que la estructura se deforme flexiblemente con las olas. La investigación sobre energía solar offshore ha sido limitada, y se necesita más investigación para examinar la seguridad de la infraestructura bajo condiciones de tormenta.

Energía de olas

Aprovechar los movimientos de las olas para generar electricidad ha sido de interés desde la década de 1970, pero las tecnologías para la conversión de energía de olas aún no se han implementado a gran escala. Aunque algunos sistemas han demostrado la capacidad de generar electricidad en despliegues de prueba, problemas como la seguridad, la durabilidad de las estructuras y el costo de la electricidad generada siguen siendo desafiantes. Los diseños de los convertidores de energía de olas varían; los tipos comunes incluyen columnas de agua oscilantes, atenuadores, absorvedores de punto y convertidores de oleaje oscilante. La investigación reciente se ha centrado en integrar los convertidores de energía de olas con otras estructuras marinas y desarrollar nuevas generaciones de sistemas de extracción de energía para reducir el costo de la electricidad generada a partir de las olas.

Fotografía: Mohsen Taha (CC BY-SA 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, via Wikimedia Commons).

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